弹性层状体系理论分析.ppt

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1、§10－3柔性路面损坏现象与设计指标沥青路面的路用性能随着行车荷载的反复作用及环境因素的变化，而导致其功能逐渐衰减、变坏，以致于丧失正常的工作能力。本节主要讲述柔性路面中广泛采用的路面类型—沥青路面的损坏现象。一、损坏模式由于环境、荷载、材料组成、结构层组合、施工及养护条件的差异，沥青路面的破坏状态是多种多样的。综合分析沥青路面的损坏原因、危害性及对使用性能的影响，其损坏模式基本上可分为三大类型：①裂缝类—路面结构的整体性受到破坏，如纵向或横向裂缝，网状裂缝等；②变形类—路表面的形状改变，如沉陷、车辙

2、、搓板、推移和拥起等；③表面功能性损坏类—如剥落、松散、坑槽和泛油等。1、疲劳开裂疲劳开裂是指路面在正常使用情况下，由行车荷载的多次重复作用引起的沿行车轮迹带的纵向平行裂缝。开始细而短，逐渐发展成网裂。原因：沥青面层受到荷载反复弯曲作用下，当在面层底面产生的弯拉应力超过材料的疲劳强度时，底面便开裂，并逐渐向表面发展。2、反射裂缝和低温开裂低温开裂是指寒冷地区，面层材料本身在低温时的收缩受到阻碍时会产生较大的拉应力，当拉应力超过材料的弯拉强度时，面层便会出现横向断裂（与荷载无关）。反射裂缝是指稳定类基层

3、因温度变化产生横向裂缝并反映到面层，使面层每隔一定距离也出现横向裂缝。反射裂缝和低温开裂初期较细小，不影响行车，但在水份侵蚀下，缝隙会逐渐加大发展成网裂等其他破坏。3、车辙车辙是指在行车轮迹带处出现的纵向带状凹陷，属于累积永久变形，一般较两侧路面凹陷10～20mm。原因：路面长期使用下荷载多次重复作用的结果。累积变形量与荷载大小、重复作用次数、结构层类型及土基的性质有关。4、沉陷沉陷是指路面在荷载作用下，其表面产生较大的凹陷变形，有时凹陷两侧伴有隆起现象出现。严重时，超过路面结构的变形能力会产生纵向裂

4、缝，并逐渐发展成网裂。原因：路基土水文条件差，承载能力较低。5、泛油、推移（拥包）面层混合料中沥青含量偏多或空隙率太小（＜3％）时，沥青会在夏季高温天气下受行车荷载的作用而溢出路表面，形成一层有光泽的沥青膜，称为泛油。这种沥青混合料的抗剪强度往往较低，在受到较大的车轮水平荷载作用时，面层材料会沿行车方向发生剪切或拉裂破坏而出现隆起甚至波浪现象，即为推移或拥包。多发生在车辆启动、制动频繁路段，如交叉口、停靠站及弯道处。6、松散、坑槽由于面层材料组合不当或施工质量原因，结合料含量太少或粘结力不足，使面层混

5、合料的集料间失去粘结而成片散开，称为松散。松散的材料被车轮后的真空吸力及风、雨等原因带离路面，便形成大小不等的坑槽；路面网裂后期，碎块被行车荷载继续碾碎并被带离路面，也会形成坑槽。二、设计指标及适用范围由于沥青路面破坏模式和原因较为复杂，因此应选择既能反映沥青路面主要破坏特点，同时又能在路面结构设计中起到控制作用的临界破坏状态和设计标准。上述损坏模式中，有些是由于面层材料组合不当或施工、养护质量欠佳而引起的（如松散、泛油），不属于结构设计考虑范围；有些损坏（如沉陷）可通过改善路基水温状况和加设垫层等措

6、施来解决；还有些损坏（如反射裂缝）可通过合理的材料组合设计和结构措施，减轻或避免其危害程度。目前，国内外的设计方法均以开裂和变形为沥青路面的两大主要破坏模式。我国柔性路面设计规定选取以下三项指标作为沥青路面设计标准：1、容许回弹弯沉指标2、容许弯拉应力指标3、容许剪应力指标上述指标中实际值和容许值的偏差应控制在5％以内。容许值采用经验公式计算；实际值通过弹性层状体系理论计算。适用范围：我国城市道路柔性路面设计采用上述三项指标进行控制，公路设计中暂未考虑容许剪应力指标的验算。1、对沥青混凝土面层采用三项

7、指标设计，但交通量小的支路可仅用容许回弹弯沉设计。2、对沥青碎石面层采用容许弯沉和容许剪应力两项指标设计。3、对沥青贯入式、沥青表处、粒料路面，只用容许回弹弯沉指标设计。4、采用半刚性基层时，应对基层按容许弯拉应力指标设计。沥青路面是一种多层结构。如何正确合理地选择路面结构层层次及材料组成，是路面结构设计首先面临的问题，也是决定路面是否能在设计使用期完成其正常使用功能的关健。路面结构组合应该结合交通荷载、环境因素和当地筑路材料等条件，从技术经济角度出发，选择经济合理的路面结构体系，以充分发挥路面各层及

8、结构的整体效能。§10－4柔性路面结构组合设计一、路面结构组合设计的原则1、路面结构与厚度应与交通量相适应；2、层间结合要紧密，根据情况浇洒透层或粘层沥青，使整体稳定；3、各层材料的回弹模量有规律向下递减；4、总层数不宜过多，利于施工；5、考虑结构层的特点，避免和消除相邻层次间的不利影响；6、考虑水温状况对路面结构的不利影响。设计原则（1）面层类型与道路等级、交通量由于面层直接承受行车荷载和环境因素作用，因此宜选择强度高、耐磨、稳定性好的材料作面层。设计